Пошук і сортування елементів у колекціях Java

1. Пошук елементів у колекціях

Пошук за допомогою стандартних методів

Коли у вас є список, наприклад, імен:

List<String> names = List.of("Анна", "Борис", "Вікторія", "Анна", "Дмитро");

Java пропонує кілька зручних методів для пошуку:

• contains(Object o) — перевіряє, чи міститься елемент у колекції.
• indexOf(Object o) — повертає перший індекс входження елемента (або -1, якщо не знайдено).
• lastIndexOf(Object o) — повертає останній індекс входження елемента (або -1).

Приклади:

System.out.println(names.contains("Анна"));      // true
System.out.println(names.indexOf("Анна"));       // 0
System.out.println(names.lastIndexOf("Анна"));   // 3
System.out.println(names.contains("Сергій"));    // false

Факт: У колекціях типу Set методів indexOf і lastIndexOf немає — Set не має індексів — у ньому лише унікальні значення.

Пошук за умовою

Іноді потрібно знайти не конкретне значення, а елемент, що відповідає умові. Наприклад, знайти перше імʼя довше ніж 6 символів. Звичайний цикл for підходить чудово: щойно знайшли відповідний елемент, скористайтеся break.

List<String> names = List.of("Анна", "Борис", "Вікторія", "Анна", "Дмитро");

String found = null;
for (String name : names) {
    if (name.length() > 6) {
        found = name;
        break; // Знайшли перший відповідний, можна вийти з циклу
    }
}
System.out.println(found); // Вікторія

Пошук максимального та мінімального значень

Для колекцій із порівнюваними елементами (наприклад, числами) можна швидко знайти максимум і мінімум за допомогою класу Collections.

List<Integer> numbers = List.of(10, 5, 20, 7, 20, 3);

int max = Collections.max(numbers); // 20
int min = Collections.min(numbers); // 3

System.out.println("Максимум: " + max);
System.out.println("Мінімум: " + min);

Важливо: Елементи мають бути порівнюваними (реалізовувати Comparable), інакше потрібно передати компаратор.

2. Сортування колекцій

Сортування списку за замовчуванням

Сортувати можна лише змінні списки (наприклад, ArrayList, LinkedList). Колекції типу Set і Map не підтримують сортування безпосередньо.

За замовчуванням сортування відбувається за «природним порядком»: для чисел — зростання, для рядків — за алфавітом.

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(List.of(5, 1, 7, 3));
Collections.sort(numbers);
System.out.println(numbers); // [1, 3, 5, 7]

Те саме можна зробити через метод списку sort:

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(List.of(5, 1, 7, 3));
numbers.sort(null); // null означає: використовувати природний порядок
System.out.println(numbers); // [1, 3, 5, 7]

Сортування з компаратором

Якщо потрібне власне правило сортування — наприклад, сортувати рядки за довжиною:

List<String> words = new ArrayList<>(List.of("кіт", "слон", "муха", "носоріг"));

words.sort(Comparator.comparingInt(String::length));
System.out.println(words); // [кіт, муха, слон, носоріг]

У зворотному порядку:

words.sort(Comparator.comparingInt(String::length).reversed());
System.out.println(words); // [носоріг, муха, слон, кіт]

Старий підхід через Collections.sort:

Collections.sort(words, Comparator.comparingInt(String::length));

3. Особливості сортування різних колекцій

Сортування змінює лише список

Методи сортування (sort, Collections.sort) працюють лише з колекціями, які підтримують порядок елементів (наприклад, List). Для Set і Map такі методи не передбачені.

Спроба відсортувати Set:

Set<Integer> mySet = new HashSet<>(List.of(3, 1, 2));
Collections.sort(mySet); // Помилка компіляції: метод sort очікує List!

Якщо потрібно отримати відсортований список із Set:

List<Integer> sortedFromSet = new ArrayList<>(mySet);
Collections.sort(sortedFromSet);
System.out.println(sortedFromSet); // [1, 2, 3]

Сортування Map: за ключами й за значеннями

Сортувати Map безпосередньо не можна, але можна:

• Отримати список пар «ключ — значення»
• Відсортувати його потрібним чином
• За потреби зібрати новий Map

Приклад: сортування за значеннями

Map<String, Integer> scores = Map.of(
    "Анна", 15,
    "Борис", 20,
    "Віка", 12
);

List<Map.Entry<String, Integer>> entries = new ArrayList<>(scores.entrySet());
entries.sort(Map.Entry.comparingByValue());

for (Map.Entry<String, Integer> entry : entries) {
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}
// Віка: 12
// Анна: 15
// Борис: 20

Сортування обʼєктів за полем

Припустімо, у вас є клас користувача:

class User {
    String name;
    int age;
    User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return name + " (" + age + ")";
    }
}

І список користувачів:

List<User> users = new ArrayList<>(List.of(
    new User("Анна", 22),
    new User("Борис", 18),
    new User("Віка", 25)
));

Сортуємо за віком:

users.sort(Comparator.comparingInt(u -> u.age));
System.out.println(users); // [Борис (18), Анна (22), Віка (25)]

У зворотному порядку:

users.sort(Comparator.comparingInt((User u) -> u.age).reversed());
System.out.println(users); // [Віка (25), Анна (22), Борис (18)]

4. Типові помилки під час пошуку та сортування колекцій

Помилка № 1: Сортування незмінного списку. Списки, створені через List.of(...), змінювати не можна — під час виклику sort буде викинуто UnsupportedOperationException.

List<Integer> immutable = List.of(3, 1, 2);
immutable.sort(null); // Викине виняток!

Помилка № 2: Сортування Set або Map безпосередньо. Методи сортування не працюють із Set і Map. Якщо потрібно відсортувати, спочатку перетворіть дані на список.

Помилка № 3: Неправильне порівняння обʼєктів. Не віднімайте цілі числа безпосередньо під час порівняння — можливі переповнення. Замість u1.age - u2.age використовуйте Integer.compare або Comparator.comparingInt.

// users.sort((u1, u2) -> u1.age - u2.age); // Працює, але небезпечно через ризик переповнення!

Помилка № 4: Використання contains для складного пошуку. Метод contains перевіряє лише повний збіг (за equals). Якщо потрібно шукати за частиною рядка або за полем обʼєкта — використовуйте цикл із перевіркою умови або компаратори чи стріми.